Question

В електричному чайнику, ККД якого дорівнює 80%, нагріли воду об'ємом 1,5 л від 20 °C до кипіння за 17,5 хв. Визнач силу струму в обмотках чайника, якщо його ввімкнено в мережу з напругою 200 в.

E Здати роботу

=​

Answer 1

Ответ:

Для вирішення цієї задачі нам знадобляться закони збереження енергії та закон Джоуля-Ленца.

Згідно з законом збереження енергії, електрична енергія, яка подається до чайника, повинна дорівнювати тепловій енергії, яка виділяється під час нагрівання води:

E = Q = mcΔT,

де Е - електрична енергія, яка подається до чайника, Q - теплова енергія, яка виділяється під час нагрівання води, m - маса води, c - специфічна теплоємність води, ΔT - зміна температури.

За законом Джоуля-Ленца, електрична потужність, яка розсіюється в обмотках чайника, дорівнює:

P = VI,

де P - електрична потужність, V - напруга, I - сила струму.

Тоді можемо записати:

E = Pt = VIt,

де t - час, за який вода нагрілася до кипіння.

Підставляючи значення відповідних величин, маємо:

mcΔT = VIt,

I = mcΔT/ Vt.

Підставимо відомі значення:

m = 1,5 кг (маса води)

c = 4186 Дж/(кг·°C) (специфічна теплоємність води)

ΔT = 80 °C (різниця між початковою температурою 20 °C та кінцевою температурою 100 °C)

V = 200 В (напруга)

t = 17,5 хв = 1050 с (час в секундах)

I = mcΔT/ Vt = 1,5 кг × 4186 Дж/(кг·°C) × 80 °C / (200 В × 1050 с) ≈ 3,0 А.

Отже, сила струму в обмотках чайника дорівнює 3,0 А.